具有超声引导导航功能的医疗设备实现轻松放置针头

随着医疗中心客流量的增加，诊所面临着许多挑战。超声引导设备可以使没有超声专业知识的临床医生轻松地将超声检查集成到其针头放置，插管和其他侵入性医疗设备和程序的工作流程中。电池供电、高计算能力的便携式成像系统可提高医疗设备的灵活性、有效性和安全性。

侵入性手术在手术室、重症监护室、急诊室和诊断中很常见。医生使用它们注射止痛药和麻醉剂等药物，或采集滑液、血液或组织样本。这些程序对于医疗诊断和治疗是必不可少的。

在侵入性手术中，针或其他尖锐的器械刺穿皮肤并进入身体组织。它需要经过神经，血管和其他内部身体部位才能到达通常最小的目标区域。但是，针头如何准确地到达深静脉或精确的痛点呢？即使针头只穿透身体几厘米，“盲目飞行”通过身体也是有风险的，可能的副作用从瘀伤到中风。

如果事先计划针头通过血管，神经和肌腱的路径并使其可见，则损伤的风险降低。导航程序对患者来说更成功，更安全。它们由国家卫生组织推荐，如国家卫生与临床卓越研究所（NICE）或心血管麻醉师协会。成功的治疗意味着更快的恢复和更高的患者满意度。因此，患者可以更快地离开医院，并减少并发症，从而节省成本。

通过超声波实现更好的成像

超声已经用于诊断测试很长一段时间。几乎每个婴儿的大小或位置都是由超声波决定的。一般来说，这项技术被认为是安全的。消除了使用其他成像技术发生的造影剂或辐射暴露。在超声检查期间，换能器在皮肤上来回移动或旋转。它将超声波发送到体内并接收反射信号。这些根据目标组织的结构而变化。从这些信号中，生成显示血管，器官，结构和流体的2D图像（平面）。听起来很简单？不幸的是，它并不总是一帆风顺的。过去，天文数字的价格和高昂的培训成本阻碍了超声辅助技术在临床环境中的使用。

以协调和技巧保持正轨

超声引导程序非常复杂，需要操作员的高度协调和技能。当一只手发出目标区域的声音时，另一只手将针头穿过组织。成功与否取决于临床医生的技能和经验。没有经验的人发现很难在超声波图像的帮助下跟踪针头，并且他们有将针插入目标点的风险。

穿越 3D 迷宫的 2D 之旅

导航系统面临的挑战之一是，当指针穿过3D组织时，将其映射到2D图像平面中。传统上，有两种方法：面内方法和面外方法。

机内

通过面内进近，针平行于超声束移动。换句话说，针和平面之间的角度为0度。针被可视化为一条线。如果指针偏离其平行路线或沿轴线旋转，则在图片中不可见。因此，很容易低估渗透深度。因此，面内方法对深部目标的用处有限。

离机

在面外接近时，光束的一部分以一定角度偏转。这确保了即使针头更深入地渗透到组织中，也可以跟踪针头。虽然倾斜的光束使针的可视化更容易，但仍然难以评估确切的针位置。超声图像中的点究竟代表什么？是针尖还是针与超声平面相遇的点？因此，一些程序使用带有内置传感器的改良针。这些特殊针通常较厚且特定于制造商。专有的针头限制了临床医生对针头规格、长度和斜面类型的选择。一些特殊针的另一个缺点是，它们需要在到达目标位置后手动断开与传感器的连接，以便连接注射器或注射管。这可能导致针头偏离其原始和最佳位置，从而增加在棘手程序中受伤的风险。另一种选择是固定针的方向和角度的针导轨。缺点是从业者的行动自由有限。

探索新方法

使用2D成像寻找3D路线的传统方法需要临床医生的丰富经验，技能和协调。在他掌握这门艺术之前，需要大量的培训，并且患者留下的风险不是微不足道的。由于专有的针头系统限制了适当仪器的选择，超声引导的医疗设备公司eZono遵循了不同的路线。

一长串的要求

跨学科的eZono团队分析了医院工作人员的担忧和需求。他们的理想设备需要紧凑且便携。它还必须能够进行电池操作，以防附近没有电源插座。在床旁诊断中，设备通常用于床边或咨询室。在这里，对易于操作且无需太多培训即可使用的设备的需求特别强烈。其他要求包括提供有关针头位置和深度的可靠信息的设备，以及在使用熟悉的注射器和仪器时减轻工作量的设备。所有这些都需要在不需要使用其他插件或扩展模块的情况下完成。此外，该设备需要提高患者和没有经验的操作员的安全性。结果是eZono 4000中超声引导导航的全新方法。

磁力路线规划

可以使用磁化标准针，而不是带有内置传感器的特殊针。大多数标准针含有足够的金属，使它们能够被充分磁化。磁化过程很简单：将针头短暂地放入一个带有两个内置磁铁的小无菌塑料杯中。

自适应针头检测可针对所选织针自动校准系统。该传感器包含一个指针跟踪系统，该系统收集磁化针的位置数据并测量反射声波的信号强度。算法将测量值转换为 3D 数据。除了跟踪针头穿过组织的路径外，还可以可视化插入深度。这需要复杂的算法将硬件的原始测量数据实时转换为有意义的图像;eZono 4000中的计算是使用康佳特AG的康加-BAF模块进行的。

从任何角度都能看到

当针穿过组织时，eZono 4000的专利针导向技术eZGuide自由平面导航可实时显示其方向和针尖相对于成像平面的位置。操作员可以清楚地看到针的位置以及何时到达目标区域。超声图像中的彩色指示器进一步促进了针头引导。目标走廊指示指针是否在正确的轨道上。这使得精确的针定位成为可能，无论是面内还是面外方法。

满足医疗保健要求

超音质导针系统可满足医疗机构对尺寸、便携性、功能性和易用性的需求。

结构紧凑，便于携带

eZono 4000 的重量为 4.7 kg，符合小型便携式设备的要求。它让人联想到平板电脑。

床边或练习室的床旁诊断

该设备可以安装在手推车上，也可以独立放置在任何表面上，由其后支架支撑。提供快速释放 VESA 安装座或特殊手推车等附件。

电池操作

为了便于在移动中使用，设备附带了一个电池。在电池模式下，设备可以运行约2.5小时;这足以在不给电池充电的情况下执行几个连续的程序。计算密集型图形应用程序需要高性能处理器，而电池操作需要低功耗。因此，软件和硬件都针对能效进行了优化 - 由 conga-BAF 模块的高能效且功能强大的 AMD 嵌入式 G 系列 APU 平台实现。

工作量

该系统通过多点触控 12.1 英寸显示屏运行。用户从平板电脑和智能手机上熟悉这种类型的界面。有许多软键可以控制重要的功能和设置。显示屏显示非常清晰的图像;即使在照明条件较差的情况下（这是床旁应用中的常见问题），图像在256种灰色阴影下也能清晰可见。该器件从待机模式启动不到 20 秒，即使完全启动也只需一分钟。使用充磁杯制备标准针头简单，无菌且快速。密封表面可以有效消毒;在满足医疗环境的严格卫生要求方面，这一点很重要。易于清洁和使用标准针头也对拥有成本有积极影响。

学习曲线短

教育提示卡为任何类型的程序提供信息和帮助。这种综合培训方法弥合了教学与实际临床应用之间的差距。它涵盖了超声检查，血管通路，局部麻醉，救援阻滞，肌肉骨骼系统疾病，疼痛管理和许多其他主题的基础知识。提示卡可以使用新的客户特定主题进行扩展。

自适应针跟踪和多种显示模式有助于评估。针尖的位置可以通过面内和面外方法正确识别。

COM 直通解决方案的优势

现代专业医疗设备需要高性能计算机，但这种设备中的计算机只是达到目的的手段。真正的诀窍在于医疗技术应用。设计处理器板是一项复杂的工作，需要利用资源更好地用于特定于应用程序的任务。当使用计算机模块（COM）时，计算机部分是现成的，因此重点可以转移回核心竞争力。COM 快递是领先的模块标准之一，受到许多模块制造商的支持。除处理器外，COM模块还包含整个外围设备和电源。COM模块是一台成熟的计算机，安装在包含特定应用属性的定制载板上。此方法具有几个优点。关键的专业知识仍然在内部进行，而计算机专家（如康佳特或其他COM供应商）开发和制造现成的预集成模块。使用 COM 模块时，商业挑战（如产品停产或新一代处理器）更容易处理。标准模块的使用保证了设备的长期可用性;它还节省了时间和金钱，因为经过测试，验证和认证的工业质量组件随时可用。

聪明、低功率的大脑

康佳BAF COM快车模块提供了计算性能，图形功能和电源效率的组合。低功耗允许电池操作，并且该装置在没有风扇冷却的情况下也能正常工作。为了完成针导航和可视化的复杂任务，高计算能力和出色的图形是绝对必要的。节省空间且高能效的双芯片 AMD 嵌入式 G 系列 APU 平台包括一个功能强大的多核处理器以及一个图形单元，可在芯片级提供专用图形卡的功能。这种高度集成也为强大的图像处理和快速可视化提供了基础。使用APU架构，某些计算任务可以外包给集成图形单元，以减轻CPU的负担。这导致无延迟的操作和显示。使用标准化的图形库（如 OpenGL 和 OpenCL），可以将计算密集型图像处理算法外包给图形单元，以实现用户友好的演示。

改进用于侵入性手术的医疗设备

在侵入性医疗程序中，超声引导导航通过降低并发症的风险来提高患者安全性。治疗效率提高，因为干预可以更快，更容易地进行。培训工作量低，在超声技术方面经验很少的临床医生在短暂的培训后安全地掌握了这种导航技术。使用标准针有两倍的回报：首先，这些是经过验证的，熟悉的仪器;其次，它们的现成可用性转化为明显的成本优势。与直接基于标志性的手术相比，治疗速度更快，首次尝试成功率更高，动脉损伤的发生率更低。

审核编辑：郭婷